胫骨平台后外侧劈裂压缩骨折不同固定方式的生物力学研究

陈 贺，王 伟，杜顺杰，吴希瑞

（河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051）

胫骨平台后外侧劈裂压缩骨折不同固定方式的生物力学研究

陈 贺，王 伟，杜顺杰，吴希瑞*

（河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051）

目的比较后侧和外侧2种固定方式治疗胫骨平台后外侧劈裂压缩骨折的强度差别，找出客观依据，以指导临床治疗。方法收集6对完整成年防腐股骨标本依照预先设计的方法制作胫骨平台后外侧骨折模型，将6对标本用随机数字法分成2组，后侧固定组采用后侧五孔重建钢板固定，外侧固定组采用外侧L型钢板固定。将2组标本固定在CSS.44020生物力学试验机上，对2组标本进行垂直加压实验。用拉力引申计分别测量加载至500、1 000N时胫骨后外侧髁的垂直位移并记录失效载荷（后外侧平台垂直移位2mm时的载荷）。结果当垂直负荷500N时，后侧固定组位移（0.187±0.005）mm，外侧固定组位移（0.186±0.004）mm，2组差异无统计学意义（P＞0.05）；当负荷1 000N时，后侧固定组位移（0.471±0.005）mm，外侧固定组位移（0.498±0.005）mm，2组差异有统计学意义（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm为失效载荷，后侧固定组失效载荷（3 430±201）N，而外侧固定组失效载荷（2 959±151）N。2组差异有统计学意义（P＜0.01）。结论后侧固定组和外侧固定组在生理负荷下稳定性无明显差异，因此采用经外侧入路钢板固定胫骨平台后外侧塌陷骨折，可以维持生理负荷下骨折稳定性。

胫骨骨折；内固定器；生物力学

1 材料与方法

1.1 标本与设备：6对完整成年防腐股骨标本（河北医科大学解剖教研室提供）。CSS.44020生物力学试验机、YJY-17型引伸计（长春市智能仪器设备研究所）。胫骨近端钢板螺钉系统（北京纳通医疗器械公司）。Osteocore 3-EXA 型骨密度仪（Medi1eink，Inc，ERA）。

1.2 实验方法

1.2.1 标本制备：收集6对完整成年防腐股骨标本，应用肉眼及CR摄片除外标本的结构性异常，如畸形、骨折、肿瘤、结核等。应用Osteocore3-EXA型骨密度仪行骨密度检测，未发现骨质疏松。剔除皮肤、皮下、肌肉等软组织，仅保留股骨及胫骨。将膝关节标本用双层塑料袋密封保存后放于-20℃深低温冷冻冰柜中，于实验前24h将标本从冰柜中取出，在室温下自然解冻。仿照Madhav等［1］的方法，首先将胫骨外侧平台平分为前侧及后侧，以2mm克氏针钻孔，标记后外侧髁范围，同时保留外侧平台皮质，以骨刀在后外侧胫骨平台关节面下方开一骨窗，取出一相同大小的楔形骨块。为了准确测量关节面的位移，以300N的力直接加于后外侧髁，造成后外侧塌陷骨折模型。

1.2.2 骨折模型的固定：将6对标本用随机数字表法分成2组，每组6个。后侧固定组采用后侧五孔重建钢板固定，首先用骨膜起子将塌陷的关节面顶起，克氏针临时固定，按照钻孔、测深、攻丝的顺序置入3枚螺钉；外侧固定组采用外侧L型钢板固定（图1），为了去除植骨对于内固定稳定性的影响，应用橡皮泥填充于塌陷的关节面下方。骨折模型的制备及钢板的固定均由同一人完成，所有标本均解剖复位。

图1 应用2种方式固定胫骨平台后外侧骨折

1.2.3 生物力学实验：标本的远端套入自制铁质夹具中，用牙托粉填充于夹具中固定。把标本放置于CSS.44020生物力学试验机上进行垂直加压实验。首先将标本逐个固定在生物力学试验机上，以100N进行轴向加压3次，降低标本蠕变效应对实验的影响。实行连续轴向加压，轴向载荷的加载速度为1mm/min。用拉力引申计分别测量载荷500、1000N时后外侧关节面的垂直位移并记录失效载荷（后外侧平台垂直移位2mm时的载荷）。

1.3 统计学方法：应用SPSS16.0软件进行统计学分析，计量资料以±s表示，采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

实验过程中没有发生钢板、螺钉的松动或断裂。当载荷为 500N时，后侧固定组位移（0.187± 0.005）mm，外侧固定组位移（0.186±0.004）mm，2组之间差异无统计学意义（P＞0.05）；当载荷为1 000N时，后侧固定组位移（0.471±0.005）mm，外侧固定组位移（0.498±0.005）mm，2组间差异有统计学意义（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm为失效载荷，后侧固定组失效载荷（3 430±201）N，外侧固定组失效载荷（2 959±151）N，2组间差异有统计学意义（P＜0.01）。见表1。

表1 不同固定方式下后外侧髁在500N、1 000N时的位移及最大载荷比较（±s，n=6）

表1 不同固定方式下后外侧髁在500N、1 000N时的位移及最大载荷比较（±s，n=6）

组别 载荷500N（L/mm）载荷1 000N（L/mm）最大载荷（N）后侧固定0.187±0.005 0.471±0.005 3 430±201外侧固定 0.186±0.004 0.498±0.005 2 959±151 t 0.686 6.845 21.738 P ＞0.05 ＜0.01 ＜0.01

3 讨 论

胫骨平台后外侧骨折可以单独发生，也可与其他部位同时发生，约7%的胫骨平台骨折涉及胫骨平台后外侧柱［2］。由于骨折位于后髁冠状面，基于X线片的传统胫骨平台骨折分型系统，如Schatzker分型等不能很好地概括这类骨折的特点。CT等的发展利于明确骨折的部位和类型，以制定合理的手术入路和治疗方法。目前对于后外侧柱骨折内固定方法较多，常用的方式包括后侧入路支撑钢板固定、前外侧拉力螺钉固定及前外侧解剖钢板固定等。虽然后外侧骨折和后内侧骨折有相似的发病率，但由于膝关节后外侧结构较为复杂，后外侧入路应用相对较少，有时会从前侧、外侧进行固定，但其稳定性无明确的生物力学实验进行论证。

以往人们对于后侧胫骨平台的生物力学研究较少，而且主要集中于劈裂骨折。Barei和 Higgins等［3-4］首先报告了后内侧骨折的形态学特征，从而建立胫骨平台后内侧劈裂骨折模型。张巍等［5］根据116例胫骨平台骨折患者的CT表现，描绘出后外侧剪力骨折的形态学特征，建立了后外侧劈裂骨折的模型，并比较了拉力螺钉、前外侧T型LCDCP钢板、前外侧L型锁定板、后外侧支撑钢板对于后外侧剪切骨折的生物力学稳定性，认为后侧支撑钢板稳定性最佳。劈裂压缩骨折可能是胫骨平台最常见的骨折模式，这种骨折经常发生在老年骨质疏松患者受到低能量损伤以后，主要表现为关节面塌陷，随着人口老龄化的发展压缩骨折的发生率可能还会增加。对于后侧压缩骨折模型的建立以往文献很少提及，我们按照Madhav等［1］的模式制作了胫骨平台后外侧的压缩骨折模型。

为了避免手术对膝关节后外侧复合体的损伤，以及便于内固定物的取出，临床工作中我们更倾向于采用外侧的入路及手术方式。本实验结果显示，后侧固定组和外侧固定组固定胫骨平台后外侧压缩骨折在生理负荷下稳定性无明显差异，这给我们提供了实验室依据，具有很大的临床应用价值。虽然本实验结果较客观，但还是有许多因素影响实验结果，仍有很多方面需要改进，标本的数量较少可能对实验结果造成误差；骨折模型的制作过程中不像通过截骨确定骨折模式可以降低模型之间的差异，可能误差较大，由于客观条件的限制未进行循环加载实验，都会影响实验的准确性，这也是我们以后研究的方向。

［1］ MADHAV A.KARUNAKAR，KENNETHA.Sp1it depression tibia1 p1ateau fractures：a biomechanica1 study［J］.J Orthop Trauma，2002，16（3）：172-177.

［2］ WALDROP JI，MACEY TI，TRETTIN JC et a1.Fractures of the postero1atera1 tibia1 p1ateau［J］.Am J Sports Med，988，16（5）：492-498.

［3］ BAREI DP，OˊMARA TJ，TAITSMAN LA，et a1.Frequncy and fracture morpho1ogy of the posteromedia1 fragment in bicondy1ar tibia1 p1ateau fracture patterns［J］.J Orthop Trauma，2008，22（3）：176-182.

［4］ HIGGINS TF，KMPER D，KLATT J.Incidence and morpho1ogy of the posteromedia1 fragment in bicondy1ar tibia1 p1ateau fractures［J］.J Orthop Trauma，2009，23（1）：45-51.

［5］ 张巍，罗从风，曾炳芳.四种不同内固定治疗胫骨平台后外侧剪应力骨折的生物力学研究［J］.中华创伤骨科杂，2010，12（11）：1069-1073.

（本文编辑：刘斯静）

R683.42

B

1007-3205（2012）04-0453-03胫骨平台后外侧塌陷和劈裂塌陷骨折是常见骨折，在老年骨质疏松患者受到低能量损伤以后经常发生，主要表现为关节面塌陷，随着人口老龄化的发展，压缩骨折的发生率可能还会增加，目前对于胫骨平台后髁冠状面的骨折临床治疗意见不一，大多主张后柱骨折应后侧入路治疗。我们认为应根据骨折部位及类型的不同采用不同的手术方式。胫骨平台后外侧骨折，由于局部解剖结构复杂，可采用前侧经骨折线复位植骨固定治疗，从而缩短手术时间，避免血管神经损伤。本文主要通过生物力学实验比较后侧及外侧支撑钢板固定方式的强度差别，旨在为临床手术方式的选择提供理论依据。

2012-02-06；

2012-04-10

陈贺（1986-），男，河北承德人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事创伤骨科疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mai1：wuxiruidoctor@163.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.032